JPS61225308A - 中空糸及びその製造方法 - Google Patents

中空糸及びその製造方法

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JPS61225308A
JPS61225308A JP6018385A JP6018385A JPS61225308A JP S61225308 A JPS61225308 A JP S61225308A JP 6018385 A JP6018385 A JP 6018385A JP 6018385 A JP6018385 A JP 6018385A JP S61225308 A JPS61225308 A JP S61225308A
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JP
Japan
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melting point
micropores
crystallinity
wall
hollow fiber
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Pending
Application number
JP6018385A
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English (en)
Inventor
Hajime Ito
元 伊藤
Haruhiko Yoshida
晴彦 吉田
Hiroshi Takahashi
洋 高橋
Jun Kamo
純 加茂
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
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  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は液体や気体等の流体の加温又は冷却のための熱
交換に適した中空糸及びその製造方法に関する。
[従来の技術] 関心術の手術開始時の体温の冷却、終了時の加温等の手
段として血液温度調節に熱交換器が用いられている。こ
の熱交換用部材としてはステンレスチールパイプが用い
られているが、ステンレススチールパイプを用いた場合
、パイプの端部を樹脂等で固定するときの加工の難しさ
、端面に鋭いエツジが存在し易く、そのエツジによる血
液損傷の危険、パイプ材料と血液との反応性等の問題が
挙。
げられている、この対策として、素材としてはステンレ
ススチール等の金属に比べて熱伝導率が低いにもかかわ
らずその構造によっては有機高分子からなる中空糸が熱
交換用部材として用い得ることが見出されており、通常
、中空糸束をハウジング内に充填し、両端の開口部を開
口状態に保ったまま液密となるようポリウレタンやエポ
キシ樹脂、不飽和ポリエステル類等で支持するように加
工されて用いられている。
中空糸素材としては安価であること、賦形において経済
的観点から溶融賦形が可能であることが好ましいことか
らポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン類
、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル類、ポ
リカプロラクタム等のポリアミド類等が用いられる。
[発明が解決しようとする問題点] しかし、上記のような有機高分子は端部固定用の樹脂(
以下ポツティング剤という)との間の接着性が乏しく、
このため、熱交換器の製造及び使用時に中空糸と端面支
持部の剥離が生じ、液密状態が保たれず、熱交換器とし
て機能し得なくなるおそれがあり、上記のような特長を
有しつつ、このような問題のない有機高分子からなる中
空糸が要望されていた。
[問題点を解決するための手段] 本発明者らは中空糸に要求される性能を維持したまま中
空糸の表面に微細孔を形成させ、いわゆるアンカー効果
を発現させることにより接着性を高める特異な添加剤等
を用いて使用時に不都合な成分が抽出されてくるような
危険、を犯したり、表面にラジカルを発生させて中空糸
の強度を大幅に低下させるようなことなく上記問題点を
解決し得ることを見出し、本発明に到達したものである
なお、本発明の説明においては熱交換を例にとり説明す
るが、気体濾過、熱交換等の分離、交換に用いられる膜
モジュールにおいて本発明の中空糸が、有用であること
は明らかである。
即ち、本発明の要旨は外壁面に開孔した直径0゜01乃
至50pmの微細孔を有し該微細孔が内壁まで貫通して
おらず、該微細孔の外壁面に占める割合が20%以上で
ある有機高分子からなる中空糸にあり、さらに、結晶化
度60%以上の高結晶性ポリマーと結晶化度60%未満
の低結晶性ポリマーとからなる溶融賦形可能な混合組成
物であって、かつ混合組成物に占める後者の割合が5乃
至50重量%である有機高分子混合組成物を溶融紡糸し
て得られる未延伸中空糸をポリマーのガラス転移点以上
且つ該組成物中の最も低い融点を有する有機高分子の融
点(以下低い方の融点という)−50℃以下で延伸する
ことを特徴とする上記中空糸の製造方法にある。
本発明の中空糸としては高分子が結晶性高分子であるこ
とが好ましく、又、単一成分の有機高分子からなるもの
でもよいが、結晶化度60%以上の高結晶性ポリマーと
結晶化度60%未満の低結晶性ポリマーとからなる溶融
賦形可能な混合組成物であって、かつ混合組成物に占め
る後者の割合が5乃至50重量%である有機高分子混合
組成物からなるものであることが製造が容易であるため
    □好ましい。
本発明の中空糸はポアティング剤との間の接着性に優れ
るという特徴を有するものであり、そのためには外壁面
に開孔した直径0.01乃至50μmの微細孔を有して
いることが必要である。微細孔の直径が0.O1pm未
満ではボッティング剤が加工初期の比較的低い粘度にお
いても微細孔に侵入し難く、接着性の改良に実質的に役
立たない。
又、長さ50μmを越えると504m以下のものに比べ
てアンカー効果が低下するため不都合である。又、該微
細孔の中空糸外壁面に占める割合が20%以上であるこ
とがアンカー効果にとり重要であり、これは走査型電子
顕微鏡を用いて外壁表面を観察することにより測定でき
るが、該微細孔の外壁面に占める割合が20%未満であ
ると接着性の改良が不充分となる。
又、該微細孔は外壁から内壁にわたって貫通していない
ことが重要である。従来よりマイクロ濾過膜や限外濾過
膜等での中空糸では微細孔は外壁から内壁にわたって貫
通しているものが知られているが、熱交換や気体分離で
は透過させたくない流体が透過してしまったり1分離効
率が低下してしまったりするため不都合である。この貫
通していないことの確認は例えば中空糸内に0.5 k
 g /cm″の加圧空気を圧入して中空糸外に空気が
漏れないことで容易に確認できる。
本発明の中空糸用有機高分子としては高密度ポリエチレ
ン、アイツタクチイックポリプロピレン、ポリ4−メチ
ルペンテン−1、ポリ3−メチルブテン−1等のポリオ
レフィン、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステ
ル、ナイロン−6等のポリアミドが好ましく用いられる
。又、結晶化度60%以上の高結晶性ポリマーと結晶化
度60%未満の低結晶性ポリマーとからなる混合組成物
を用いる場合には高結晶性ポリマーとしては密度0.4
以上の高密度ポリエチレンや、アイツタクチイックポリ
プロピレン、ポリ4−メチルペンテン−1、ポリ3−メ
チルブテン−1やこれらを主成分とする共重合体を用い
ることができ、低結晶性ポリマーとしては密度0.94
未満の低密度ポリエチレンや、アタクティー、クポリプ
ロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメチ
ルメタクリレートやこれらを主成分とする共重合体ある
いはこれらの混合物を例示できる。混合組成物の場合、
均質性、紡糸の安定性の点を考慮す′ると結晶性の異な
る同種のポリマーであることが好ましいがこれに限定さ
れるものではない。
次に本発明の中空糸の製造方法について説明する。
本発明の中空糸は結晶化度60%未満の低結晶性ポリマ
ー占める割合が5乃至50重量%である結晶化度60%
以上の高結晶性ポリマーと結晶化度60%未満の低結晶
性ポリマーとからなる混合組成物を溶融紡糸して得られ
る未延伸中空糸をポリマーのガラス転移点以上且つ低い
方の融点−50℃以下で延伸することによって得られる
。混合組成物の紡糸温度は構成ポリマーのうち最も高い
融点を有するポリマーの融点よりも10乃至100℃高
い温度であることが紡糸の安定性の点から好ましい、こ
のときの紡糸ドラフトは30以上であることが好ましい
、このようにして得られる未延伸中空糸はそのままポリ
マーのガラス転移点以上且つ低い方の融点−50℃以下
で延伸して中空糸外壁に微細孔を形成させてもよいが、
延伸の前に低い方の融点乃至それよりも50℃低い温度
でアニール処理することが高結晶性ポリマーの結晶化度
を高めるので好ましい、こうして製造された未延伸中空
糸をポリマーのガラス転移点以上且つ低い方の融点−5
0℃以下で延伸すると高結晶性ポリマ一層において結晶
と結晶の間の界面が剥離して微細孔が形成される。この
ときの延伸倍率は110乃至200%であることが好ま
しい、こうして得られる外壁に微細孔を有する中空糸を
さらに低い方の融点乃至それよりも50−”O低い温度
で延伸すると形成された微細孔を拡大できる点で有利で
ある。但し外壁面に開孔した微細孔の直径は0.01乃
至50μmとする必要があることは先に述べた通りであ
る。さらにこの中空糸を低い方の融点乃至それよりも5
0℃低い温度で熱セットすると得られる中空糸の形態特
に微細孔の形態安定性を向上させる点で好ましい、ここ
で述べた外壁面に微細孔を有する中空糸の製造は連続法
であってもバッチ式であってもよい。
[実施例] 以下に実施例を用いて本発明をさらに説明する。
実施例1 高密度ポリエチレン(密度0.968 g / c r
n’、結晶化度73%)80部と低密度ポリエチレン(
密度0.920g/Cゴ、結晶化度48%)20部とを
180℃で溶融混線押出し成型したペレットを直径25
mmの二重管構造を有する中空糸製造用ノズルを用いて
紡糸温度160℃、紡糸トラフ)6000、巻取り速度
800m/minで紡糸し未延伸糸を得た0次いでこの
未延伸糸を定長状態に保ちながら接触時間30秒になる
よう115℃に加熱されたローラーに接触走行させ該未
延伸中空糸を7ニールした後、室温下でローラー間で1
40%延伸した後さらに105℃の加熱面中で全延伸倍
率が2.5倍になるように延伸した結果。
内径200#Lm、壁厚20pmの中空糸を得た。
この中空糸を走査型電子顕微鏡で観察した結果、外壁表
面に平均孔径0.8#Lmの微細孔が存在し、微細孔の
外壁に占める面積の割合は約55%であった。又、この
中空糸な長さ10cmのループ状に50本束ね、0.5
kg/cm″の加圧空気を圧入しても空気の洩れがない
ことから、該微細孔が外壁面から内壁面にかけて貫通し
ていないことが確かめられた。
この中空糸200本をウレタン接着剤でポツティング加
工し、室温で1週間硬化した後、ポツティング部分を切
断した。この切断面を光学顕微鏡により観察した結果、
ポツティング部分で剥離した中空糸は全く見られなかっ
た。
比較例1 ポリマーとして高密度ポリエチレン(密度0.968 
g / c m″、結晶化度73%)のみを用いた以外
は実施例1と同様にして中空糸を製造した。この中空糸
に実施例1と同様にして加圧空気を圧入したところ空気
の洩れが認められ、外壁面から内壁面にかけて貫通して
いる微細孔が多数存在していることがわかった。
比較例2 ポリマーとして低密度ポリエチレン(密度0.920 
g / c m″、結晶化度48%)のみを用いた以外
は実施例1と同様にして中空糸を製造した。この中空糸
表面を実施例1と同様にして観察したところ、中空糸外
壁面には微細孔は存在していなかった。この中空糸を実
施例1之同様にしてポツティング、切断して、切断面を
観察したところポツティング部分で剥離した中空糸が8
5本認められた。
実施例2 アイツタクチイックポリプロピレン(結晶化度71%)
80部と低密度ポリエチレン(密度0.920 g /
 c m″、結晶化度48%)20部とを210℃で溶
融混線押出し成型したペレットを直径25mmの二重管
構造を有する中空糸製造用ノズルを用いて紡糸温度20
0℃、紡糸トラフ)5100、巻取り速度600m/m
inで紡糸し未延伸糸を得た0次いでこの未延伸糸を定
長状態に保ちながら接触時間30秒になるよう135℃
に加熱されたローラーに接触走行させ該未延伸中空糸を
7ニールした後、室温下でローラー間で200%延伸し
た結果、内径210#Lm、壁厚19μmの中空糸を得
た。この中空糸を走査型電子顕微鏡で観察した結果、外
壁表面に平均孔径0.2μmの微細孔が存在し、微細孔
の外壁に占める面積の割合は約40%であった。又、こ
の中空糸を長さ10cmのループ状に50本束ね、0.
5kg/crn’の加圧空気を圧入しても空気の洩れが
ないことから、該微細孔が外壁面から内壁面にかけて貫
通していないことが確かめられた。
この中空糸200本をウレタン接着剤でポツティング加
工し、室温で1週間硬化した後、ポツティング部分を切
断した。この切断面を光学顕微鏡により観察した結果、
ポツティング部分で剥離した中空糸は全く見られなかっ
た。
比較例3 ポリマーとしてアイツタクチイックポリプロピレン(結
晶化度71%)のみを用いた以外は実施例1と同様にし
て中空糸を製造した。この中空糸に実施例1と同様にし
て加圧空気を圧入したところ空気の洩れが認められ、外
壁面から内壁面にかけて貫通している微細孔が多数存在
していることがわかった。
[発明の効果] 上記に述べたように本発明の中空糸は外壁面に直径0.
01乃至50部mの微細孔を有しているためポツティン
グ剤との間の接着性に優れるという特徴を有しており、
かつ該微細孔が外壁面から内壁面にかけて貫通していな
いため熱交換等の用途に適した中空系である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、外壁面に開孔した直径0.01乃至50μmの微細
    孔を有し該微細孔が内壁まで貫通しておらず、該微細孔
    の外壁面に占める割合が20%以上である有機高分子か
    らなる中空糸。 2、有機高分子が結晶化度60%以上の高結晶性ポリマ
    ーと結晶化度60%未満の低結晶性ポリマーとからなる
    溶融賦形可能な混合組成物であって、かつ混合組成物に
    占める後者の割合が5乃至50重量%である混合組成物
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の中
    空糸。 3、結晶化度60%以上の高結晶性ポリマーと結晶化度
    60%未満の低結晶性ポリマーとからなる溶融賦形可能
    な混合組成物であって、かつ混合組成物に占める後者の
    割合が5乃至50重量%である有機高分子混合組成物を
    溶融紡糸して得られる未延伸中空糸をポリマーのガラス
    転移点以上且つ該組成物中の最も低い融点を有する有機
    高分子の融点(以下低い方の融点という)−50℃以下
    で延伸することを特徴とする外壁面に開孔した直径0.
    01乃至50μmの微細孔を有し該微細孔が内壁まで貫
    通しておらず、該微細孔の外壁面に占める割合が20%
    以上である有機高分子からなる中空糸の製造方法。 4、未延伸中空糸のポリマーのガラス転移点以上且つ低
    い方の融点−50℃以下での延伸の前に低い方の融点よ
    りも10乃至50℃低い温度でアニール処理を行なうこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の中空糸の製
    造方法。 5、ポリマーのガラス転移点以上且つ低い方の融点−5
    0℃以下で延伸した後に低い方の融点よりも10乃至5
    0℃低い温度で延伸することを特徴とする特許請求の範
    囲第3項又は第4項記載の中空糸の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62153694A (ja) * 1985-08-30 1987-07-08 Kuraray Co Ltd 熱交換器
JP2011226768A (ja) * 2010-03-30 2011-11-10 Toray Ind Inc 気体−液体系中空糸熱交換器

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JPS62153694A (ja) * 1985-08-30 1987-07-08 Kuraray Co Ltd 熱交換器
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